Kvantfysik
 
 
 
KURS UPPGIFT VERSION
Experimentell fysik  Kvantfysik 1  Oktober 2010

Uppg 1: STUDIER AV ATOMÄRA SPEKTRA

GRUNDUPPGIFT :
Bestäm emissionsspektrumet för det grundämne som ni tilldelas vid förstudien. Konstruera därefter ett energinivådiagram utifrån de övergångar ni har observerat.
Tabell över atomernas energinivåer delas ut vid förstudien.

EXTRAUPPGIFT
Välj en av nedanstående uppgifter eller hitta på en egen uppgift.

•    Studera spektralfördelningen hos olika ljuskällor och förklara era observationer. Ni kan t ex studera lysrör, glödlampor, lysdioder eller svartkroppsstrålare.

•    Studera ett mer komplicerat emissionsspektrum och förklara era observationer.  Ni kan t ex studera spektrum från Ne, Ar, Kr eller från hålkatodlampor.

•    Studera absorption i lösningar av laserfärgämnen och metallsalter, och förklara era observationer.  

__________________________________________________________________________
KURS UPPGIFT VERSION
Experimentell fysik  Kvantfysik 2  Oktober 2010

Uppg. 2: STUDIER AV MOLEKYLSPEKTRA

GRUNDUPPGIFT

Bestäm fluorescensspektrumet från jodmolekylen när denna exciteras av en orange He-Ne-laser. Bestäm sedan vibrationsenergierna hos denna molekyl.

EXTRAUPPGIFT

Välj en av nedanstående uppgifter eller hitta på en egen uppgift.
•    Studera hur jodmolekylens fluorescensspektrum förändras då man exciterar med andra lasrar och då man varierar temperaturen. Förklara era observationer.

•    Undersök om jodmolekylens vibrationsenergier avviker från det man förväntar sig från en harmonisk oscillator. Analysera resultatet exempelvis med
      ett Birge-Sponer-diagram.

•    Studera spektralfördelningen hos olika ljuskällor och förklara era observationer. Ni kan t ex studera lysrör, glödlampor, lysdioder eller svartkroppsstrålare.

_________________________________________________________________________
KURS UPPGIFT VERSION
Experimentell fysik  Kvantfysik 3  Oktober 2010 

 
 

Uppg. 3: STUDIER AV ATOMÄRA SPEKTRA

GRUNDUPPGIFT

Bestäm emissionsspektrumet för det grundämne som ni tilldelas vid förstudien. Konstruera därefter ett energinivådiagram utifrån de övergångar ni har observerat.
Tabell över atomernas energinivåer delas ut vid förstudien.

EXTRAUPPGIFT

Välj en av nedanstående uppgifter eller hitta på en egen uppgift.

•    Studera absorption i lösningar av laserfärgämnen och metallsalter, och förklara era observationer.

•    Studera spektralfördelningen hos olika ljuskällor och förklara era observationer. Ni kan t ex studera lysrör, glödlampor, lysdioder eller svartkroppsstrålare.

•    Bestäm emissionsspektrumet från en okänd hålkatodlampa, och identifiera buffertgasen och de grundämnen katoden är tillverkad av.

_________________________________________________________________________
 
KURS UPPGIFT VERSION
Experimentell fysik  Kvantfysik 4  Oktober 2010 

Uppg. 4: STUDIER AV MOLEKYLSPEKTRA

GRUNDUPPGIFT

Bestäm fluorescensspektrumet från jodmolekylen när denna exciteras av en orange He-Ne-laser. Bestäm sedan vibrationsenergierna hos denna molekyl.

EXTRAUPPGIFT

Välj en av nedanstående uppgifter eller hitta på en egen uppgift.

•    Studera jodmolekylens absorptionsspektrum, och  förklara era observationer.

•    Studera intensitetsvariationer i jodmolekylens fluorescensspektrum. Kan dessa förklaras med s k Franck-Condon-faktorer? Pröva också om ni kan observera några          effekter av rotationsövergångar genom att titta på en fluorescenslinle med maximal upplösning.

•    Studera spektralfördelningen hos olika ljuskällor och förklara era observationer. Ni kan t ex studera lysrör, glödlampor, lysdioder eller svartkroppsstrålare.


Litteraturtips


Grundläggande kvantfysik, atomstruktur, övergångar:
Era läroböcker i kvantfysik: kompendium i kvantfysik (G. Niklasson m fl),
Quantum Mechanics (R.W. Robinette),
Physics of Atoms and Quanta (H. Haken, H.C. Wolf).

Struktur och egenskaper hos små och stora molekyler:
Physical Chemistry (P.W. Atkins) eller annan bok i fysikalisk kemi

Spektroskopiutrustning och experimentella metoder (+ en del atom och molekylfysik):
Atomic and Molecular Spectroscopy (S. Svanberg)


Utrustningslista för Kvantfysik
ANTAL
 UTRUSTNING SPECIFIKATION



MEKANIK:



2
 Granitbord 150 x 80 cm


8
 Stålplatta 30 x 20 cm, med gummifötter


10
 Magnetstativ Med stolpe ( Ø12 mm)


4
 Magnetstativ Med aluminiumplatta


4
 Linshållare



8
 Spegelhållare



4
 Linjär translator



10
 Stav 100 mm, ( Ø =10 mm) Gänga M6, mässing


10
 Stav 100 mm, ( Ø =10 mm) Gänga M4, mässing


10
 Stolpkors, variabla  Ø 12 mm / Ø 10 mm


5
 Kemiklämmor



2
 Hållare för laser Mässing


10
 Stolpkors Kemityp


4
 Filterhållare För 50x50 mm filter


1
 Kyvetthållare Aluminium









OPTIK:



1
 Monokromator 270MITS24 Två gitter, Blazed 630 / Blazed 250 nm


1
 Monokromator 270MS24 Ett gitter, Blazed 500 mm


2
 Lins Plan-konvex f = 50 mm


2
 Lins Plan-konvex f = 75 mm


2
 Lins Plan-konvex f = 100 mm


2
 Lins Plan-konvex f = 150 mm


2
 Lins Plan-konvex f = 200 mm



Objektsglas 



6
 Speglar



2
 Kyvetter för laserfärgämne



Färgfilter UG5, BG12, BG39, WG320, GG395,




GG475, OG550, RG630, RG715, KG3



Gråfilter NG3, NG4, NG5


1
 Fabry-Perotinterferometer TecOptics FPI-25


1
 Drivenhet för Fabry-Perot TecOptics FP-3









DETEKTION:



2
 Högspänningsaggregat Hembyggd, 0-1200 V


3
 Förförstärkare Hamamatsu, C 1556-03


2
 Fotomultiplikatorrör Hamamatsus, R375


1
 Spänningsaggregat Hembyggda, +/- 15 V


2
 Picoampermeter Unilab


3
 RC-filter



1
 Fotodioddetektor TecOptics DA-1, med lins


1
 Förstärkare  till fotodioddetektor









LAMPOR:



2
 Natriumlampa med spänningsaggregat


1
 Hållare för spektrallampor Leybold 451 16


1
 Spänningsaggregat Leybold 451 30


1
 Spänningsaggregat Leybold 451 14 (För Balmerlampa)


1
 Spänningsaggregat Edmunds Scientific, SP200


2
 Balmer lampa Leybold 451 13


1
 Hg lampa med spänningsaggregat


1
 Spektrallampa He För hållare 451 16 och aggregrat 45130


1
 Spektrallampa Ne För hållare 451 16 och aggregrat 45130


1
 Spektrallampa Tl För hållare 451 16 och aggregrat 45130


1
 Spektrallampa Hg/Cd För hållare 451 16 och aggregrat 45130


1
 Spektrallampa Cd För hållare 451 16 och aggregrat 45130


1
 Spektrallampa Zn För hållare 451 16 och aggregrat 45130


1
 Spektralrör H För hållare och aggregrat SP200


1
 Spektralrör D För hållare och aggregrat SP200


1
 Spektralrör O För hållare och aggregrat SP200


1
 Spektralrör Kr För hållare och aggregrat SP200


1
 Spektralrör Ar För hållare och aggregrat SP200


1
 Spektralrör Xe För hållare och aggregrat SP200


1
 Spektralrör Ne För hållare och aggregrat SP200


2
 Halogenlampa Med reflektor, kalibreringskurva finns


2
 Halogenlampa Utan reflektor


2
 Spänningsaggregat DC, 12 V


1
 Svartkroppsstrålare Rörugn


1
 Transformator Till svartkroppsstrålare


1
 Xe-blixtlampa
 Avantes XE-2000 pulslängd ≈ 5microsekund




HÅLKATODLAMPOR:



1
 Hålkatodlampa Al



1
 Hålkatodlampa Zn



1
 Hålkatodlampa Cu



1
 Hålkatodlampa Pb



1
 Okänd hålkatodlampa Delas ut av assistenten


2
 Kabel till hålkatodlampa Med hållare


2
 Spänningsaggregat  Phillips GM 455 (för Hålkatodlampa)


2
 Amperemeter Phillips, analog


2
 Motstånd 10 kohm









JOD-CELL:



1
 Jodcell Glas med sidorör


1
 Aluminium block Hållare för Jodcell


2
 Temperaturregulator Watlow 965-3FD0-000


2
 Effektstyrningsenhet Watlow VPAC1X10A


2
 Termoelement Watlow KIK2B30


2
 Värmepatron 400 W









LASRAR:



1
 He-Ne Laser 05-LYR-173 Grön, Melles Griot


1
 He-Ne Laser 05-LYR-151 Gul, Melles Griot


1
 He-Ne Laser 05-LOR-025 Orange, Melles Griot


1
 Drivenhet för laser  05-LPL-903-065, för grön och gul laser


1
 Drivenhet för laser  05-LPL-901-045, för orange laser




PROVER:
Akridin gul-prov
Laser färgämne
Diverse lösningar



provrör  med akridin gul i stelnat socker
olika organiska färgämnen i lösning
joner i vattenlösning: Na, Zn, Al, Pb, ...



ÖVRIGT:



2
 Dator PC, med Lab-view och GPIB-kort


2
 Multimeter HP 34401A


1
 X-Y skrivare Philips PM8041


1
 Hand-Multimeter Metex



Tryckluftsanslutning




Mätglas




Diverse bägare



2
 Ficklampa




El-tejp, papperstejp



2
 Skruvmejslel



2
 Stjärnmejsel



1
 Insexnyckelset  2,5 - 10 mm


1
 Insexnyckelset  tumstorlekar 15 nycklar



Insexnycklar lösa: 1,5; 2,5; 6 mm


1
 Skjutmått



2
 Linjal



1
 Vattenpass litet


1
 Morakniv



1
 Sax



1
 Sortimentlåda Skruv, Kontakter



Instruktionsböcker, infoblad tre häften* (finns även y fysikbiblioteket)









Utrustning som ej alltid förvaras i kvantlabbet



Oscilloskop Agilent, Infinum 500 MHz



Pyrometer Hartman&Braun



Brännare meddela vid förstudien om ni vill 



Acetylenflaska använda acetylenbrännare



Diverse lösningar joner i vattenlösning: Na, Zn, Al, Pb, ...



Dest-vatten i skåp i korridor



Kvävelaser l = 337 nm, pulslängd ~10 ns



Kolsyreis
 för kylning av akridin gul-prov



Funktionsgenerator
 HP 33120A















*) Instruktionsböcker och infoblad är samlade i 3 häften, som även 



finns tillgängliga i fysikbiblioteket.